CN110485401A - 一种软土地区孔隙水压力计深层埋设装置及其埋设方法 - Google Patents

一种软土地区孔隙水压力计深层埋设装置及其埋设方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种软土地区孔隙水压力计深层埋设装置及埋设方法。该装置包括外管、套管、击实器、挤土器、柱形连接杆和击实器手柄；外管与挤土器通过套结的方式连接；套管与外管同轴套置；套管内壁上沿周向均匀设有若干竖直的导向槽，套管内壁上还设有导线保护管，透水材料中埋有若干孔隙水压力计；孔隙水压力计连接有信号传输线，击实器上设有若干限位块和导线预留孔；限位块卡扣在套管的导向槽内。本发明埋设方法包括以下步骤：成孔、孔底密封处理、埋设孔隙水压力计、封孔、重复埋设孔隙水压力计及封孔、数据采集与分析。本发明装置简单、成本低廉、操作方便，野外埋设孔隙水压力计成活率高，定位准确，封孔质量好、数据可靠。

Description

一种软土地区孔隙水压力计深层埋设装置及其埋设方法
技术领域
本发明涉及一种软土地区孔隙水压计深层埋设装置及其埋设方法，属于土木工程技术领域。
背景技术
在土木工程领域，经常需要测量或监测土体中的孔隙水压力变化情况来研究土体的应力、固结度和地基处理效果。孔隙水压力值是科研和工程项目的一个重要数据，尤其涉及到土与结构间的应力分布和变化规律研究、地基处理中的固结和沉降计算、基坑围护的应力监测等方面。孔隙水压力计是一种用于测量不同施工工况下的一定面积和深度范围内地层孔隙水压力变化情况的仪器，从而获得所需土层段的应力变化情况。地基土层不同深度处孔隙水压力值可通过在土层不同位置埋设孔隙水压力计进行测试而获得。在埋设时，一般通过钻孔进行埋设。然而，由于软土地基比较软弱，成孔时容易产生缩径，采用泥浆护壁的泥浆会对孔隙水压力计及其信号传输电缆产生浮托力；同时，野外现场工作环境恶劣，孔隙水压力计埋设方法不规范，导致孔隙水压力计安装与埋设过程繁琐、埋设成本较高、成活率偏低、封孔质量较差、埋设位置不准确等问题，使得所测得的数据不能真实反映测定土层的实际孔隙水压力，可信度难以保证。所有这些问题都直接影响到监测数据的准确性和可靠性，甚至会造成错误的判别及评价。
发明内容
本发明的目的是针对目前孔隙水压力计埋设时存在的问题，提供一种软土地区孔隙水压力计深层埋设装置及其埋设方法。本发明除了可实现深层埋设，还带有击实与封孔功能。
本发明所采用的技术方案是：
一种软土地区孔隙水压力计深层埋设装置，包括外管、套管、击实器、挤土器、柱形连接杆和击实器手柄；
所述的外管与所述的挤土器通过套结的方式连接；所述的外管用于护壁，以防止塌孔或缩径；所述的挤土器用于排挤土体以形成垂直钻孔；所述的垂直钻孔内装有封孔材料和透水材料；
所述的套管与外管同轴套置，二者内部皆中空；所述的套管的内壁上沿周向均匀设有若干竖直的导向槽，所述的套管的内壁上还设有导线保护管；
所述的透水材料中埋有孔隙水压力计；所述的孔隙水压力计连接有信号传输线，所述的导线保护管用于保护所述的信号传输线；
所述的击实器上设置有若干限位块和导线预留孔；所述的限位块卡扣在所述的套管的导向槽内，保证所述的击实器在套管内的运动为活塞运动；所述的导线预留孔供所述的信号传输线穿过并最终延伸到地面；
所述的柱形连接杆用于连接所述的击实器和所述的击实器手柄，所述的击实器手柄为管状或其他便于施力的形状，用于向击实器施加力，从而将封孔材料和透水材料击实。
上述技术方案中，进一步地，所述的外管由金属制成，所述的套管由金属或塑料制成，所述每节外管之间或每节套管之间采用螺纹连接。
进一步地，所述挤土器是由PVC塑料或金属制成圆锥形挤土器，其内部填充黏性土等材料使其重度与场地土体重度相等或接近，从而使挤土器所产生的沉降可忽略不计。
进一步地，所述的封孔材料和透水材料通过外管上方倒入。
进一步地，所述柱形长杆上端通过螺纹连接击实器手柄；所述柱形长杆下端通过螺纹连接击实器。所述柱形长杆长度可通过连接多个柱形连接杆使击实器达到设定深度。
进一步地，为以后在提升外管时方便挤土器与外管脱落，可在外管和挤土器以及外管与套管的接触部位涂上凡士林、黄油等润滑剂。
进一步地，所述的封孔材料采用黏性土或膨润土。
进一步地，所述的透水材料可采用中砂或细砂。
本发明还提供一种软土地区孔隙水压力计埋设方法，该方法基于上述装置实现，埋设步骤如下：
步骤1：成孔。挤土器和外管在指定位置就位，然后用现场挖掘机等设备推挤外管和挤土器，排挤挤土器四周软土，并推进到预定深度，形成垂直钻孔。外管用于护壁，以免产生缩径或塌孔现象。
步骤2：孔底密封处理。向外管内倒入一定量黏性土或膨润土等封孔材料，并提升外管一定高度(大于10cm)，用击实器击实封孔材料。
步骤3：埋设孔隙水压力计。向外管内倒入一定量中砂或细砂等透水材料并提升外管，用击实器击实至90％以上密实度(第1个孔隙水压力计埋设深度处)，将孔隙水压力计、导线保护管安放至套管中。垂直吊起套管，朝外管中垂直放下，至孔隙水压力计埋设深度处。
步骤4：封孔处理。将一定量透水材料倒入套管中并提升套管到一定高度(提升高度为透水材料厚度)，用击实器击实到90％以上密实度。将一定量的封孔材料和透水材料依次倒入套管中并提升外管和套管，并用击实器依次击实到90％以上密实度。封孔材料填实到指定深度(即下一个孔隙水压力计埋设深度)。
步骤5：重复埋设孔隙水压力计。移走套管，根据需要可多次重复步骤3和4，埋设第2、3等孔隙水压力计。
步骤6：读取初始读数。当孔隙水压力计埋设完成后，移走套管和外管，将封孔材料填入钻孔中并击实到地表面。完毕后，将每个孔隙水压力计信号传输线的插头连接到频率仪，读取孔隙水压力计的初始数据。
上述技术方案中，进一步地，所述的外管1或套管2的提升高度等于封孔材料或透水材料在外管1或套管2内的高度，所述的封孔材料的高度大于10cm。
本发明的有益效果是：
本发明装置简单，可重复使用，使用方便。无需采用钻机钻孔，节约安装成本。在埋设过程中可以很好地控制孔隙水压力计的埋设深度，埋设深度不受限制，定位准确，封孔质量好。此外，埋设过程中孔隙水压力计的信号传输线受到导线保护管的保护，不易损坏，成活率高。测试数据真实、准确，规律性及相关性好。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的挤土器大样图。
图3是本发明的套管横截面示意图。
图4是本发明的击实器手柄大样图。
图5是本发明的击实器大样图。
图6是本发明的孔隙水压力计大样图。
图7是本发明的单节柱形连接杆大样图。
图8是本发明的信号传输线保护管大样图。
图9是本发明的孔隙水压力计埋设流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步的说明。
一种软土地区孔隙水压力计深层埋设装置，其特征在于：包括外管1、套管2、击实器4、挤土器6、柱形连接杆7、击实器手柄8。所述外管1、击实器4、柱形连接杆7、击实器手柄8均采用金属制成，所述的外管1同轴套置于套管2外；外管1的底部与挤土器6相连；柱形连接杆7的上、下端分别采用螺纹连接击实器手柄8和击实器4；所述套管2采用金属或PVC塑料制成；所述击实器4上设置限位块11和导线预留孔10。所述套管2内设置导向槽12。所述的套管2的内壁上还设有导线保护管9，所述的透水材料埋有孔隙水压力计5。所述的孔隙水压力计5连接有信号传输线3。
上述装置中，每节外管1之间或每节套管2之间均采用螺纹连接；所述挤土器6与外管1通过套结的方式连接。所述挤土器6是由PVC塑料或金属制成的锥型挤土器，其内部填充有重度与场地土体重度相等或接近的材料。所述外管1和挤土器6在指定位置就位，并借助挖机、推土机的外力推挤外管1和挤土器6，排挤挤土器四周软土，并推进到预定深度，形成垂直钻孔。所述的垂直钻孔内装有封孔材料和透水材料。所述的封孔材料和透水材料通过外管1上方倒入。所述柱形连接杆7长度可调节，可通过多个柱形连接杆相互连接实现。所述的外管1与所述的挤土器6之间以及外管1与所述的套管2的接触部位涂有润滑剂。所述的封孔材料采用黏性土或膨润土，所述的透水材料采用中砂或细砂。
一种软土地区孔隙水压力计的埋设方法如下：向外管1内倒入一定量黏性土或膨润土等封孔材料，并提升外管1到一定高度(封孔层厚度，一般10cm以上)，用击实器4击实封孔材料；
接着，向外管1内倒入一定量中砂或细砂等透水材料，用击实器4击实至90％以上密实度(此时孔底深度为第1个孔隙水压力计埋设深度)；将孔隙水压力计5、导线保护管9安放至套管2中，孔隙水压力计信号传输线3穿在导线保护管9中。垂直吊起套管2，朝外管1中垂直放下，至预定深度。
将一定量的透水材料倒入套管2中并同时提升外管1和套管2到一定高度(提升高度为透水材料厚度)，用击实器4击实到90％以上密实度。将一定量的封孔材料和透水材料依次倒入套管2中，并同时提升外管1和套管2到一定高度(提升高度为封孔材料厚度)，用击实器4击实到一定密实度(90％以上)。
移走套管2。根据需要重复上述步骤，埋设第2、3等孔隙水压力计。
当孔隙水压力计5埋设完成后，移走套管2和外管1，将封孔材料填入钻孔中并击实到地表面。完毕后，将每个孔隙水压力计信号传输线3的插头连接到频率仪上(图中未画出)，读取孔隙水压力计的初始数据。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (10)

1.一种软土地区孔隙水压力计深层埋设装置，其特征在于：包括外管(1)、套管(2)、击实器(4)、挤土器(6)、柱形连接杆(7)和击实器手柄(8)；
所述的外管(1)与所述的挤土器(6)通过套结的方式连接；所述的外管(1)用于护壁，以防止塌孔或缩径；所述的挤土器(6)用于排挤土体以形成垂直钻孔；所述的垂直钻孔内装有封孔材料和透水材料；
所述的套管(2)与外管(1)同轴套置，二者内部皆中空；所述的套管(2)的内壁上沿周向均匀设有若干竖直的导向槽(12)，所述的套管(2)的内壁上还设有导线保护管(9)；
所述的透水材料中埋有孔隙水压力计(5)；所述的孔隙水压力计(5)连接有信号传输线(3)，所述的导线保护管(9)用于保护所述的信号传输线(3)；
所述的击实器(4)上设置有若干限位块(11)和导线预留孔(10)；所述的限位块(11)卡扣在所述的套管(2)的导向槽(12)内，保证所述的击实器(4)在套管(2)内的运动为活塞运动；所述的导线预留孔(10)供所述的信号传输线(3)穿过；
所述的柱形连接杆(7)用于连接所述的击实器(4)和所述的击实器手柄(8)，所述的击实器手柄(8)用于向击实器(4)施加力，从而将封孔材料和透水材料击实。
2.根据权利要求1所述的一种软土地区孔隙水压力计深层埋设装置，其特征在于：所述的外管(1)由金属制成，所述的套管(2)由金属或塑料制成，所述每节外管(1)之间以及每节套管(2)之间均采用螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的一种软土地区孔隙水压力计深层埋设装置，其特征在于：所述挤土器(6)是由PVC塑料或金属制成的锥型挤土器，其内部填充有重度与场地土体重度相等或接近的材料。
4.根据权利要求1所述的一种软土地区孔隙水压力计深层埋设装置，其特征在于：所述的封孔材料和透水材料通过外管(1)上方倒入。
5.根据权利要求1所述的一种软土地区孔隙水压力计深层埋设装置，其特征在于：所述柱形连接杆(7)上端通过螺纹连接击实器手柄(8)，下端通过螺纹连接击实器(4)；所述柱形连接杆(7)长度可调节，通过多个柱形连接杆相互连接实现。
6.根据权利要求1所述的一种软土地区孔隙水压力计深层埋设装置，其特征在于：所述的外管(1)与所述的挤土器(6)之间以及外管(1)与所述的套管(2)的接触部位涂有润滑剂。
7.根据权利要求1所述的一种软土地区孔隙水压力计深层埋设装置，其特征在于：所述的封孔材料采用黏性土或膨润土。
8.根据权利要求1所述的一种软土地区孔隙水压力计深层埋设装置，其特征在于：所述的透水材料采用中砂或细砂。
9.一种软土地区孔隙水压力计埋设方法，其特征在于，基于权利要求1所述的装置实现，埋设步骤如下：
步骤1).成孔：连接并竖直推挤外管(1)和挤土器(6)，排挤挤土器(6)四周软土，并推进到预定深度，形成垂直钻孔；
步骤2).孔底密封处理：向外管(1)内倒入封孔材料并提升外管(1)高度，用击实器(4)击实封孔材料；
步骤3).埋设孔隙水压力计：向外管(1)内倒入透水材料并提升外管(1)，用击实器(4)击实至90％以上密实度；再将孔隙水压力计(5)、导线保护管(9)安放至套管(2)中，垂直吊起套管(2)，朝外管(1)中垂直放下，至孔隙水压力计埋设深度处；
步骤4).封孔处理：向套管(2)中倒入透水材料并提升套管(2)高度，然后用击实器(4)击实到至90％以上密实度；向套管(2)中依次倒入封孔材料和透水材料并提升外管(1)和套管(2)的高度，并用击实器(4)依次击实到90％以上密实度；用封孔材料填实到下一个孔隙水压力计埋设深度处；
步骤5).重复埋设孔隙水压力计：移走套管(2)，根据需要重复步骤3)和4)，埋设下一个孔隙水压力计(5)；
步骤6).读取初始读数：当孔隙水压力计(5)埋设完成后，移走套管(2)和外管(1)，将封孔材料填入钻孔中并击实到地表面，然后将每个孔隙水压力计(5)的信号传输线(3)的插头连接到频率仪，读取孔隙水压力计(5)的初始数据。
10.根据权利要求9所述的软土地区孔隙水压力计埋设方法，其特征在于：所述的外管(1)或套管(2)的提升高度等于封孔材料或透水材料在外管(1)或套管(2)内的高度，所述的封孔材料的高度大于10cm。
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